電力自動化專業的科技論文(2)
自動化專業的科技論文篇二
電力變電自動化的發展趨勢
[摘 要]變電站綜合自動化功能由屯網安全穩定運行和變電站建設、運行維護的綜合經濟效益要求所決定，是電力系統發展的趨勢與要求。本文介紹了變電自動化系統的幾種常用結構，其次對自動化系統的網絡模型進行了論述。
[關鍵詞]電力;變電;自動化
中圖分類號：TM 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X(2014)35-0381-01
在電力系統運行中，隨著電壓、頻率的瞬時變化，存在著瞬時的狀態變量。對于一個電力系統，有多少個狀態變量就有多少種穩定性問題。在電力系統運行中，有三種常見且必須同時滿足的穩定性要求，即同步運行穩定性，頻率穩定性和電壓穩定性?，F實工作中，為了預防這種故障需要頻繁地對二次設備進行定期試驗和調試，而一旦出現不可預見的設備故障，便會給整個電網的安全運行帶來嚴重后果。
1 電力自動化
1.1 智能化
一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅動回路采用微處理器和光電技術設計，簡化了常規機電式繼電器及控制回路的結構，數字程控器及數字公共信號網絡取代傳統的導線連接。換言之，變電站二次回路中常規的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替。
1.2 網絡化
變電站內常規的二次設備，如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發展中的在線狀態檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造，設備之間的連接全部采用高速的網絡通信，二次設備不再出現常規功能裝置重復的 I/O 現場接口，通過網絡真正實現數據共享、資源共享，常規的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。
1.3 運行治理系統
變電站運行治理自動化系統應包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化;數據信息分層、分流交換自動化;變電站運行發生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見;系統能自動發出變電站設備檢修報告，即常規的變電站設備“定期檢修”改變為“狀態檢修”。
2 電力自動化的發展
在三個層次中，數字化變電站自動化系統的研究正在自下而上逐步發展。國外已有一定的成熟經驗，國內的大專院校、科研院所以及有關廠家都投入了相當的人力進行開發研究，并且在某些方面取得了實質性的進展。
3 電力自動化網絡
網絡系統是數字化變電站自動化系統的命脈，它的可靠性與信息傳輸的快速性決定了系統的可用性。常規變電站自動化系統中單套保護裝置的信息采集與保護算法的運行一般是在同一個 CPU 控制下進行的，使得同步采樣、A/D 轉換，運算、輸出控制命令整個流程快速，簡捷，而全數字化的系統中信息的采樣、保護算法與控制命令的形成是由網絡上多個 CPU 協同完成的，如何控制好采樣的同步和保護命令的快速輸出是一個復雜問題，其最基本的條件是網絡的適應性，要害技術是網絡通信速度的提高和合適的通信協議的制定。
3.1 變電自動化系統的網絡模型
3.1.1 假定電力網絡中節點編號的次序先是各發電機節點，然后是負荷和其它節點。由于在電網故障后功角的第一個搖擺周期內，各種調節器因為時滯來不及動作或動作很小，且在穩定性預測和早期控制中對時間要求很短暫，故一般采用電力系統的經典模型(如恒定阻抗負荷模型和暫態電抗后恒定電勢的同步電機模型)。
3.1.2 在研究系統多個功角搖擺周期時段的動態穩定時，要考慮各個元件的反應特性。在電力系統運行方式處于穩定域邊界處，由經典模型得出的結果與實際模型相差甚遠，故需采用詳細發電機等單元的數學模型(含勵磁、調速系統模型，負荷考慮電壓和頻率特性)來研究。
3.2 變電自動化系統內的通信網絡設計
構建一個快速、穩定、可靠和富有彈性的通信網絡是變電自動化系統的基本要求，也是整個電力系統運行管理自動化的根本前提。由于強調專用性而犧牲了通用性，長期缺乏統一的國際標準。在通信節點多，現場總線存在以下局限性：
3.2.1 當通信節點超過一定數量后，響應速率下降到不能接受的水平，不能適應對通信的要求;
3.2.2 有限的帶寬使錄波等大量數據的傳輸延遲大到不能令人滿意的程度;
3.2.3 總線型拓撲結構在網絡的任一點故障時均可能導致整個系統崩潰。
因此，自動化通信系統需要計算機網絡技術，更需要帶寬、通用性和符合國際標準的網絡技術。在帶寬、可擴展性、可靠性、經濟性、通用性等方面的綜合評估中，計算機網絡技術必將成為自動化系統中通信技術發展的趨勢。
4 變電自動化系統安全控制和穩定性分析
處于穩定狀態的電力系統受到某些擾動時，可能轉入不穩定狀態。處于正常狀態的電力系統受到較嚴重的擾動時，可能轉為極不穩定狀態。極不穩定狀態可能出現以下兩類危機：
4.1 穩定性危機(Stability crisis)
電力系統暫態過程積蓄的能量可能破壞其運行穩定性，即不能再回到初始狀態或停留在一個允許的新狀態。這一過程歷時很短，如幾秒鐘。
4.2 持久性危機(Viability crisis)
局部或整個系統發電、送電和負荷不平衡，導致系統運行參數大幅度偏離正常值，可能破壞對用戶的持續供電。這一過程歷時較長，如幾秒鐘至幾分鐘。
電力系統在極不穩定狀態下為了維持穩定運行和持續供電，必須采取必要的控制措施。這種控制稱為緊急控制(Emergency con-trol)或預測控制(Predictive control)，也稱為極不穩定狀態下的安全控制或動態安全控制。因而需要進行恢復控制(Restorative control)，恢復控制包括起動備用設備，增加發電機組的功率，重新投入被切機組、負荷和線路等隨著電力系統的發展擴大，對安全控制提出越來越高的要求，安全控制成為電力系統運行和控制的一個極其重要的課題。
結束語
由于電力系統的不斷發展擴大，因此對電力系統動態過程的分析越來越復雜，對系統自動控制的要求也越來越高。在變電站自動化領域中，智能化電氣的發展，特別是智能化開關、光電式互感器等機電一體化設備的出現，變電站自動化技術即將進入數字化新階段分層分布式綜合自動化變電系統通過各種設備間相互交換信息、數據共享，實現對變電運行的自動監視、管理、協調和控制，從而提高了變電保護和控制性能，改善和提高了電網的控制水平。有利于系統擴展的方便性和靈活性。特別是利用計算機網絡技術作為通信系統發展模式，更是日后變電自動化發展的趨勢。
參考文獻
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